Исследование роли парамагнитных интермедиатов в биологически важных процессах методами спиновой химии и химической радиоспектроскопии - Автореферат

Диссертационная работа посвящена исследованию современными физическими методами короткоживущих парамагнитных интермедиатов, образующихся в процессах с участием биологически важных молекул в растворах и организованных средах. На основании проведенных методом химической поляризации ядер (ХПЯ) исследований можно считать установленной роль одноэлектронного переноса в трансформации дигидропиридинового цикла в пиридиновый, а также в процессах цис-транс фотоизомеризации природных полиенов. В частности, изучение свойств ион-радикалов природных полиенов в настоящее время приобретает особую актуальность, поскольку они входят в состав многих биологических систем, для цис-транс изомеризации которых предполагаются процессы с переносом заряда. Знание тонких механизмов процессов определяющих связывание и диссоциацию лиганд-рецепторных комплексов позволит понять причину терапевтического действия лекарства, разработать методы для контроля действия лекарства в организме, и минимизировать возможные побочные эффекты. В частности, отсутствуют представления о физико-химических взаимодействиях, заставляющих лекарство связываться с рецептором, а также о химических трансформациях лекарства в активном центре рецептора, облегчающих дальнейшую диссоциацию комплекса лекарство-рецептор.Главы 2-7 настоящей диссертации содержат описание конкретных исследований, при этом работа поделена на две части: исследования парамагнитных интермедиатов для процессов в растворах (главы 2-5) и в организованных средах (комплексы типа «хозяин-гость» и мицеллы, главы 6-7). В этой главе описаны механизмы фотоинициированной цис-транс изомеризации полиенов, в присутствии акцепторов электрона, включающие стадию переноса электрона. В отличие от оптических методов исследования, методы ЯМР и ХПЯ позволяют раздельно наблюдать сигналы от разных изомерных форм, что позволило нам впервые применить эти методы для исследования механизмов изомеризации сложных молекул, содержащих несколько сопряженных двойных связей. В представленном цикле работ получены экспериментальные доказательства участия следующих промежуточных короткоживущих частиц в реакциях цис-транс изомеризации полиенов: триплетные возбужденные состояния, образующиеся при рекомбинации триплетной ион-радикальной пары; катион-радикалы и дикатионы; а также вторичные интермедиаты образующиеся из ион-радикалов: нейтральные радикалы и бирадикалы (Схема 3). Созданный в результате данной работы время-разрешенный импульсный вариант метода PYESR обладает целым рядом преимуществ перед существовавшими на тот момент методиками, использующими аналогичный принцип микроволновой накачки электронных переходов в РП, поскольку в рамках этого подхода нет ограничений ни в выборе системы (не требуется присутствие флуоресцирующего реагента как в методе ОД ЭПР), ни в скорости регистрации (как в методе СПЯ).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ СТАТЬЯХ: 1. The Mechanisms of the Oxidation of NADH Analogs. 1 .Photochemical Oxidation of N-Unsubstituted 1,4-Dihydropyridines by Various Acceptors /М.В. Taraban, A.I. Kruppa, N.E. Polyakov, et al. //J. Photochem. Photobiol. A Chem.- 1993.- V.73.- P.151-156.

2. The Mechanisms of the Oxidation of NADH Analogs 2. N-Methyl Substituted 1,4-Dihydropyndines /A.I. Kruppa, М.В. Taraban, N.E. Polyakov, et al. //J. Photochem. Photobiol. A Chem.- 1993.- v.73.- P.159-163.

3. The Mechanisms of the Oxidation of NADH Analogs. 3. Stimulated Nuclear Polarization (SNP) and CIDNP in Low Magnetic Fields in Photooxidation Reactions of 1,4-Dihydropyridines by Quinones /N.E. Polyakov, A.I. Kruppa, М.В. Taraban, et al. //J. Photochem. Photobiol. A Chem.- 1993.- V.74.- P.75-79.

4. The mechanisms of the oxidation of NADH analogues. 4. Photooxidation of N-acetyl-substituted 1,4-dihydropyridine in the presence of quinones /N.E. Polyakov, A.I. Kruppa, T.V. Leshina et al. //J. Photochem. Photobiol. A: Chem.- 1997.- V.111.- P.61-64.

5. EPR Spin trapping detection of carbon-centered carotenoid and ?-ionone radicals /T.A. Konovalova, N.E. Polyakov, L.D. Kispert et al. //Free Rad. Biol. Med.- 2000.- V.28.- P.1030-1038.

6. One-electron transfer product of quinone addition to carotenoids: EPR and optical absorption studies /N.E. Polyakov, V.V. Konovalov, T.V. Leshina, et al. //J. Photochem. Photobiol A: Chem.- 2001.- V.141.- P.117-126.

7. The Carotenoids as Antioxidants. Spin-Trapping ESR and Optical Study /N.E. Polyakov, A.I. Kruppa, T.V. Leshina, et al. //Free Rad. Biol. Med.- 2001.- V.31.- P.43-52.

8. Carotenoids as scavengers of free radicals in a Fenton reaction: antioxidants or pro-oxidants? /N.E. Polyakov, T.V. Leshina, T.A. Konovalova et al. //Free Rad. Biol. Med.- 2001.- V.31.- P.398-404.

9. Electron transfer mediated geometrical cis-trans isomerization of polyenes /N. E. Polyakov, T. V. Leshina, L. D. Kispert //RIKEN Review- 2002.- V.44.- P.140-148.

10. The influence of electron donors and acceptors on isomers distribution under the photolysis of ?-ionone /N. E. Polyakov, T.V. Leshina //Mol. Phys.- 2002.- V.100.- P.1297-1302.

11. Photoinitiated electron transfer interaction of all-trans retinal with electron donors and acceptors /N. E. Polyakov, V. S. Bashurova, P. S. Schastnev, et al. //J. Photochem. Photobiol., A: Chem.- 1997.- V.107.- P.55-62.

12. Single electron transfer in the phototransformations of ?-ionone in the presence of electron acceptors /N. E. Polyakov, A. I. Kruppa, V. S. Bashurova, et al. //J. Photochem. Photobiol. A: Chem.- 1999.- V.128.- P.65-74.

13. The role of radicals in the phototransformations of ?-ionone in the presence of electron donors in solution /N. E. Polyakov, A. I. Kruppa, V. S. Bashurova, et al. //J. Photochem. Photobiol. A: Chem.- 2002.- V.153.- P.113-119.

14. Electron transfer mediated geometrical photoisomerization of a,b-unsaturated ketones in the presence of electron donors in solution /N. E. Polyakov, V. S. Bashurova, T. V. Leshina, et al. //J. Photochem. Photobiol. A: Chem.- 2002.- V.153.- P.77-82.

15. Изучение комплексов включения некоторых терпеноидов с b-циклодекстрином методом ЯМР (Обзор) /О.А. Лузина, Н.Ф.Салахутдинов, Н.Э. Поляков, и др. /Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения- 2002.- №7.- С.21-25.

16. Radical pair dynamics observed with pulse-mode PYESR /N.E. Polyakov, M. Okazaki, Y. Konishi et al. //Applied Mag. Res.- 1994.- V.7.- P.149-166.

17. Dynamic properties of SDS micelle as detected by «Radical-pair-probe» with using pulse PYESR technique /M. Okazaki, N.E. Polyakov, K. Toriyama //J.Phys.Chem.- 1995.- V.99.- P.6452-6456.

18. Radical pair dynamics in the photoreduction of anthraquinone in SDS micellar solution detected by pulse-mode PYESR: temperature and salt dependences /N.E. Polyakov, M. Okazaki, Y. Konishi et al. //J.Phys.Chem.- 1995.- V.99.- P.15108-15113.

19. A pulse-mode PYESR study on the dynamics of radical pair produced in photoreaction of anthraquinone in SDS micellar solution /N.E. Polyakov, M. Okazaki, Y. Konishi et al. //J. Phys. Chem.- 1998.- V.98.- P.10558-10562.

20. PYESR study on the dynamic behaviour of RP generated in photoreaction of acetylenic ketones in SDS micellar solution /N.E. Polyakov, T.V. Leshina, M. Okazaki et al. //J. Phys. Chem.- 1994.- V.98.- P.10563-10567.

21. Photochemistry of acetylenic ketones in SDS micellar solution as studied by PYESR and transient absorption techniques /N.E. Polyakov, M. Okazaki, H. Fukaya et al. //Photochem. Photobiol.- 1995.- V.61.- P.545-551.

22. Photo-CIDNP Study of the Interaction of Tyrosine with Nifedipine. An Attempt to Model the Binding Between Calcium Receptor and Calcium Antagonist Nifedipine /N.E. Polyakov, M.B. Taraban, T.V. Leshina //Photochem. Photobiol.- 2004.- V.80.- P.565-571.

23. Mechanisms of photoinduced electron transfer reactions of lappaconitine with aromatic amino acids. Time-resolved CIDNP study /N. E. Polyakov, V. K. Khan, M. B. Taraban, et al. //Org. Biomol. Chem.- 2005.- V.3.- P.881-885.

24. Некоторые аспекты реакционной способности каротиноидов. Окислительно-восстановительные процессы и комплексообразование /Н. Э. Поляков и Т. В. Лешина //Успехи химии- 2006.- Т.75.- №12.- С.1175-1192.

25. ?-Ionone cyclodextrins inclusion complexes: 1H NMR study and photolysis /N.E. Polyakov, T.V. Leshina, A. Petrenko, et al. //J. Photochem. Photobiol. A: Chem.- 2003.- V.161.- P.261-267.

26. Inclusion Complexes of Carotenoids with Cyclodextrins. 1H NMR, EPR and Optical Studies /N.E. Polyakov, T.V. Leshina, T.A. Konovalova et al. //Free Rad. Biol. Med.- 2004.- V.36.- P.872-880.

27. Complexation of lappaconitine with glycyrrhizinic acid. Structure, stability and reactivity studies /N. E. Polyakov, V. K. Khan, M. B. Taraban //J. Phys. Chem. B.- 2005.- V.109.- P.24526-24530.

28. Host-Guest Complexes of Carotenoids with ?-Glycyrrhizic Acid /N. E. Polyakov, T. V. Leshina, N. F. Salakhutdinov et al. //J. Phys. Chem. B.- 2006.- V.110.- P.6991-6998.

29. Antioxidant and Redox Properties of Supramolecular Complexes of Carotenoids with ?-Glycyrrhizic Acid /N.E. Polyakov, T.V. Leshina, N. F. Salakhutdinov, et al. //Free Rad. Biol. Med.- 2006.- V.40.- 1804-1809.

30. Окислительно-восстановительные реакции природного алкалоида лаппаконитина /Н. Э. Поляков и Т. В. Лешина //Известия РАН, сер. Химическая- 2007.- №4.- С.608-619.

31. Phototransformation products of alkaloid lappaconitine: multinuclear NMR study /N. E. Polyakov, T. V. Leshina, A. V. Tkachev, et al. //J. Photochem. Photobiol., A: Chem.- 2008.- V.197.- P.290-294.

32. Complex of Calcium Receptor Blocker Nifedipine with Glycyrrhizic Acid /N. E. Polyakov, V. K. Khan, M. B. Taraban, et al. //J. Phys. Chem. B.- 2008.- V.112.- P.4435-4440.

Размещено на .ru